Пенополиуретан (ппу) – это уникальный синтетический полимерный материал. Карозерс (США) исследовал синтез полиамидов. Впервые ученый Байер синтезировал пенополиуретан в Германии в 1937 году, в 1944 там же начали промышленное производство пенополиуретанов (производство жестких пенополиуретанов), а их аналоги но более дешевые - в США в 1957г.

Пенополиуретан - это двухкомпонентная система, состоящая из:
Компонент "А" является гидроксилсодержащим компонентом, создающим при реакции с компонентом Б полимерную основу пенополиуретана марки ППУ-110 и представляет собой темную жидкость, состоящую из смеси нескольких химических соединений, таких как полиэфиры, амульгаторы, вспенивающие и сшивающие агенты. Компонент А малотоксичен, невзрывоопасен, хранить его необходимо в сухом вентилируемом помещении при температуре не ниже 0°С. При хранении компонент "А" имеет тенденцию к расслаиванию и поэтому перед использованием его необходимо тщательно перемешать путем перекатывания и опрокидывания бочки в течение 5-10 мин. Транспортируется компонент "А" в бочках из углеродистой стали, внутренняя поверхность которых покрыта защитным покрытием, вместимостью не менее 200л. всеми видами транспорта, обеспечивающими сохранность продукта и тары.

Компонентом "Б" является полиизоцианат марки Б высшего сорта и представляет собой смесь 50 - 60% диизоцианата и полиизоцианата групп не менее 30%. Компонент Б - темная жидкость со специфическим запахом. Токсичен, предельно допустимая концентрация его паров в воздухе производственных помещений составляет 0,2мг/куб.м, температура вспышки 175°С, воспламенения 215°С. Компонент Б легко реагирует с атмосферной влагой и водой, при этом образуется осадок твердого полимерного материала, который нельзя использовать для переработки. Поэтому бочки с компонентом Б должны быть герметично закрыты и защищены от контакта с водой и атмосферной влагой.

Пенополиуретан (ППУ) - это современный теплоизоляционный материал, имеет закрытую ячеистую структуру. Отличительными особенностями пенополиуретана являются легкость, прочность, низкий коэффициент теплопроводности и влагопоглащения, устойчивость к влиянию микроорганизмов, гниению, плесени, перепадам температур, что позволяет считать пенополиуретан универсальным материалом. Пенополиуретан является разновидностью пенопластов.

Жёсткие пенополиуретаны (ППУ) являются одними из наиболее распространённых на Западе строительных материалов. Системы напыляемых изоциануратов обладают рядом преимуществ:

   - Пониженная горючесть по сравнению с другими системами изоляции.
   - Одновременная гидроизоляция, материал не боится влаги, т.е. не требуется дополнительных слоев пароизоляции.
   - Тепло- и морозостойкость в диапазоне температур от -100°С до +130°С;.
   - Малый вес и отсутствие нагрузки на строительные конструкции.
   - Высокая адгезия к различным типам поверхности.
   - Монолитная бесшовная поверхность изоляционного слоя.
   - Ремонтопригодность.
   - Возможность использования как для новых, так и для ремонта старых зданий.
   - Удобство транспортировки и хранения.
   - Химическая стойкость к слабокислотным осадкам, к промышленным углеводородам.

Из пенополиуретана средней жёсткости делают, например, автомобильные кресла.
Из мягкого пенополиуретана делают ортопедические подушки, матрасы, манекены и пр.
Пенополиуретан является негорючим материалом, это более безопасный материал чем дерево. Как правило, в компоненты для получения пенополиуретана уже включены антиперены, которые делают его пожаробезопасным. Закрытые поры пенополиуретана позволяют ему не прогорать сразу на всю глубину.

Сегодня пенополиуретан активно используется в танках, БТР, БМП, где под броней располагают защитный слой ппу. Это позволяет наиболее эффективным способом защитить экипаж как от морозов, так и от зноя. Одновременно ппу служит в качестве пассивной защиты от воздействия зажигательных снарядов. Изоляция оплавится в месте поражения, но распространения огня по плоскости не произойдет.

Срок службы пенополиуретана оценивается в 25 - 30 лет. На практике же в Германии, США, Канаде, Швеции, Японии специалисты разбирают конструкции стен, крыш, фундаментов, срезают образцы пенополиуретана с труб, залитых в 70-х годах прошлого века, и корректно формулируют - "свойства не изменились". Так, в научно-исследовательском институте теплоизоляционных материалов (Мюнхен, ФРГ) подвергли испытаниям три кровельные конструкции, утепленные жестким пенополиуретаном (слой утеплителя составлял на одной конструкции 60 мм и 30 мм на двух других, кажущаяся плотность пенополиуретана 30-35 кг/м3). Как следует из данных этих испытаний, после 10-летней эксплуатации ни теплопроводность, ни влагосодержание пенопластов практически не увеличились.

Можно констатировать, что пенополиуретан является высоко технологичным теплоизоляционным материалом, имеющим высокое качество и уникальные эксплуатационные свойства.

Основные свойства пенополиуретана (ппу)

Технология изоляции трубопроводов в пенополиуретановой изоляции основана на уникальных физико-механических особенностях полиуретана этого материала:
• Самая низкая из современных теплоизоляторов теплопроводность, составляющая в зависимости от плотности 0,019 — 0,033 Вт/моС и обусловленная этим минимальная толщина изоляции (5 см пенополиуретана по теплопроводности равнозначны примерно 10 см минеральной ваты). Эти характеристики пенополиуретана позволяют достичь при его применении максимально возможных тепло и энергосберегающих характеристик на промышленных и хозяйственных системах самого широкого назначения. 
• Высокая долговечность (срок эксплуатации пенополиуретана составляет свыше 30 лет с полным сохранением свойств). 
• Рабочая температура эксплуатации пенополиуретана до 130оС, при кратковременных воздействиях — до 150оС. 
• Устойчивость к воздействию влаги (водопоглащение по массе всего 2%). 
• Высокая и долговечная адгезия (сцепляемость) с поверхностью трубы и гидрозащитной оболочкой.
• Высокая прочность материала. 
• Изоляция из пенополиуретана монолитная, бесшовная, не образует «мостиков холода». 
• Пенополиуретан инертен к щелочным и кислотным средам, защищает трубу от наружной коррозии и химически агрессивных сред, существенно продлевая срок службы трубопровода. 
• пенополиуретан нетоксичен и безопасен для человека. 
• Пенополиуретан на 85-90% состоит из воздуха.

Жесткие пенополиуретаны (ппу) являются исходным сырьем для ппу изоляции и одновременно одним из наиболее распространенных на Западе строительных материалов. Эти легкие, но достаточно прочные пенопласты обладают очень низкой теплопроводностью (0,027 — 0,034 Вт/м.К), малой паропроницаемостью, высокой показателем адгезии к различным материалам. Пенополиуретан находит широкое применение на строительных объектах и трубопроводных системах в связи со свойствами изделий из компонентов ппу.

Теплоизоляция поверхностей в строительстве производится методом напыления пенополиуретана. При этой технологии ппу исходные компоненты пенополиуретана (изоционат и полиол) смешиваются воздухом, образуя мелкодисперсную аэрозоль.

Сравнение ППУ с традиционными теплоизоляторами

Теплоизолятор	Степень плотности (кг/м.куб)	Коэф. теплопроводности (Вт/м*К)	Пористость	Срок эксплуатации (лет)	Диапазон рабочих температур
ППУ жесткий	40-160	0,019-0,025	Закрытая	30	-180...+180
Минеральная вата	55-150	0,052-0,058	Открытая	5	-40...+120
Пробковая плита	220-240	0,050-0,060	Закрытая	3	-30...+90
Пенобетон	250-400	0,145-0,160	Открытая	10	-30...+120

 

Сравнительный анализ технико-экономической эффективности при использовании пенополиуретана - изделий и традиционной минваты

Показатели	Пенополиуретан	Минеральная вата
Коэффициент теплопроводности	0,019-0,025	0,05-0,07
Толщина покрытия	35-70 мм	120-220 мм
Объёмность перевозок на 100 куб. м.	Учитывая коэффициент регенерации ~25 100:20 = 5 куб.м.	Учитывая коэффициент потерь 1,1 100*1,1 = 110 куб.м.
Площадь склада на 100 куб.м.	5 куб.м.	110 куб.м.
Эффективный срок службы	25-30 лет	5 лет
Производство работ	от 5°С до 30°С	от 5°С до 30°С
Влага, агрессивные среды	Устойчив	Теплоизоляционные свойства теряются, восстановлению не подлежит
Экологическая чистота	Безопасен !	Разрешено применение в жилых зданиях Минздравом РСФСР №07/6-561 от 26.12.86 Аллерген
Рабочая температура от	-80°С до +85°С	350°С
Производительность бригада - 3 человека	200-400 кв.м в смену	20-50 кв. м в смену
Фактические тепловые потери	в 1,7 раза ниже нормативных СниП 2.04.14-88 Энергосбережение, №1,1999 г.	Превышение нормативных после 12 месяцев эксплуатации
Технологические преимущества	переход на бесканальную прокладку тепловых сетей СНиП 2.04.07-86 (тепловые сети) СНиП 2.04.17-88 (тепловая изоляция оборудования и трубопроводов) ТУ РБ 00012262-181-94 "Изделия из пенополиуретанов" СНиП 11-3-79 (Строительная теплотехника) ТУ 3497-44406476001-99

Благодаря своим свойствам применение полиуретана экономически выгодно!

Заливка пенополиуретана реализуется при производстве, в основном, формованных изделий и основана на уникальном свойстве пенополиуретана, когда жесткий пенопласт образуется при смешении двух жидкостей. Если залить смешанную композицию компонентов «А» и «Б» в ограничительную оснастку, то, вспенившись, пенополиуретан заполнит весь объем формы, до мельчайших подробностей повторив рельеф и контуры внутренней полости опалубки.

Наиболее известные аспекты практического применения метода заливки, связаны с производством: 
1. теплоизоляционных скорлуп для трубопроводов, теплоизоляционных панелей и конструкций типа «сэндвич»; 
2. заливка труб ппу (подобный метод изоляции трубопроводов является наиболее перспективным. Сущность метода - пенополиуретан заливается в промежуток между изолируемой трубой и полиэтиленовой или трубой из оцинкованной стали большего диаметра, образуя монолитную трехслойную тепло- и гидроизолированную конструкцию);
3. производство скорлуп ППУ (полуцилиндров);
4. элементов декора (плинтусы, розетки); 
5. элементов мебели «под дерево»; 
6. автомобильных бамперов, корпусов яхт, панелей и корпусов приборов; 
7. поролона, офисных и автомобильных кресел; 
8. ванн и раковин; 
9. противорадиационного подбоя и противокумулятивной защиты брони танков; 
10. подошв кроссовок и сапог; 
11. спасательных жилетов и буйков.

Для выполнения всех этих работ помимо заливочного оборудования требуются качественные формы и другая технологическая оснастка.

В зависимости от того, какое изделие из пенополиуретана необходимо получить, подбирается соответствующее сырье. Выбор композиции определяет параметры (плотность, прочность, эластичность, теплостойкость и т.д.) конечного продукта.

Технология напыления пенополиуретана заключается в том, что два компонента, в строго дозированной пропорции под давлением подаются в смесительный узел (распылитель), где встречаются и под действием сжатого воздуха происходит гомогенное перемешивание и в виде аэрозольного факела, который формируется специальной форсункой, выбрасываются на поверхность. Таким образом, тонким слоем не вспененные, но перемешанные компоненты наносятся на основание. Через 1-3 секунды начинается реакция, резкое увеличение пены в объеме. Затем она застывает, образуя монолитное теплоизоляционное покрытие. Данная технология позволяет получить бесшовный теплоизоляционный слой, надежно прикрепленный к основанию, там где укладка плитных теплоизоляторов не то что затруднительна но даже невозможна.

Напыление применяется для:
   1. утепления кровли крыш,
   2. изоляции фасадов,
   3. изоляции ангаров и модулей, 
   4. изоляции мазутных, битумных, пивных, молочных, аммиачных и других емкостей, где необходимо сохранение определенных температур,
   5. изоляции вентиляционных шахт и воздуховодов, 
   6. заполнение понтонов,
   7. холодильники и морозильные камеры,
   8. рефрижераторные фургоны.

назад